資料結構

資料結構

資料結構是聚合在一個名稱下的資料元素的集合。這些被稱為成員的資料元素可以有不同的型別和不同的長度。在 C++ 中，可以使用以下語法宣告資料結構：

struct type_name {
member_type1 member_name1;
member_type2 member_name2;
member_type3 member_name3;
.
.
} object_names;
其中 type_name 是結構型別的名稱，object_name 可以是一組該結構型別的物件的有效識別符號。在花括號 {} 內，是資料成員的列表，每個成員都用一個型別和一個有效的識別符號作為其名稱來指定。

例如：

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struct product {
  int weight;
  double price;
} ;

product apple;
product banana, melon;

這裡聲明瞭一個名為 product 的結構型別，並定義它有兩個成員：weight 和 price，每個成員都有不同的基本型別。這個宣告建立了一個新的型別（product），然後用它來宣告該型別的三個物件（變數）：apple、banana 和 melon。請注意，一旦 product 被宣告，它的使用方式就和任何其他型別一樣。

在 struct 定義的末尾，分號（;）之前，可以使用可選欄位 object_names 來直接宣告該結構型別的物件。例如，結構物件 apple、banana 和 melon 可以在定義資料結構型別時就進行宣告：

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struct product {
  int weight;
  double price;
} apple, banana, melon;

在這種情況下，如果指定了 object_names，型別名稱（product）就變成了可選的：struct 語句要麼需要一個 type_name，要麼在 object_names 中至少有一個名稱，但不一定兩者都需要。

很重要的一點是，要清楚地區分結構型別名稱（product）和該型別的物件（apple、banana 和 melon）。從一個結構型別（product）可以宣告出許多物件（例如 apple、banana 和 melon）。

一旦聲明瞭某個特定結構型別的三個物件（apple、banana 和 melon），就可以直接訪問它們的成員。語法很簡單，在物件名和成員名之間插入一個點（.）。例如，我們可以像操作它們各自型別的標準變數一樣來操作這些元素：

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apple.weight
apple.price
banana.weight
banana.price
melon.weight
melon.

它們每一個的資料型別都與其所引用的成員相對應：apple.weight、banana.weight 和 melon.weight 的型別是 int，而 apple.price、banana.price 和 melon.price 的型別是 double。

這裡是一個結構型別在實際應用中的真例項子：

 
// example about structures
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
using namespace std;

struct movies_t {
  string title;
  int year;
} mine, yours;

void printmovie (movies_t movie);

int main ()
{
  string mystr;

  mine.title = "2001 A Space Odyssey";
  mine.year = 1968;

  cout << "Enter title: ";
  getline (cin,yours.title);
  cout << "Enter year: ";
  getline (cin,mystr);
  stringstream(mystr) >> yours.year;

  cout << "My favorite movie is:\n ";
  printmovie (mine);
  cout << "And yours is:\n ";
  printmovie (yours);
  return 0;
}

void printmovie (movies_t movie)
{
  cout << movie.title;
  cout << " (" << movie.year << ")\n";
}
 
Enter title: Alien
Enter year: 1979

My favorite movie is:
 2001 A Space Odyssey (1968)
And yours is:
 Alien (1979)

這個例子展示了物件的成員如何像普通變數一樣工作。例如，成員 yours.year 是一個 int 型別的有效變數，而 mine.title 是一個 string 型別的有效變數。

但物件 mine 和 yours 本身也是有型別的變數（movies_t 型別）。例如，它們都被傳遞給了 printmovie 函式，就像它們是簡單變數一樣。因此，資料結構的一個特性就是能夠既可以單獨引用其成員，也可以引用整個結構。在這兩種情況下，都使用相同的識別符號：結構體的名稱。

因為結構體是型別，所以它們也可以用作陣列的型別，從而構建它們的表格或資料庫：

 
// array of structures
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
using namespace std;

struct movies_t {
  string title;
  int year;
} films [3];

void printmovie (movies_t movie);

int main ()
{
  string mystr;
  int n;

  for (n=0; n<3; n++)
  {
    cout << "Enter title: ";
    getline (cin,films[n].title);
    cout << "Enter year: ";
    getline (cin,mystr);
    stringstream(mystr) >> films[n].year;
  }

  cout << "\nYou have entered these movies:\n";
  for (n=0; n<3; n++)
    printmovie (films[n]);
  return 0;
}

void printmovie (movies_t movie)
{
  cout << movie.title;
  cout << " (" << movie.year << ")\n";
}
 
Enter title: Blade Runner
Enter year: 1982
Enter title: The Matrix
Enter year: 1999
Enter title: Taxi Driver
Enter year: 1976
 
You have entered these movies:
Blade Runner (1982)
The Matrix (1999)
Taxi Driver (1976)

指向結構體的指標

和其他任何型別一樣，結構體也可以被其自己型別的指標指向：

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struct movies_t {
  string title;
  int year;
};

movies_t amovie;
movies_t * pmovie;

這裡 amovie 是一個 movies_t 結構型別的物件，而 pmovie 是一個指向 movies_t 結構型別物件的指標。因此，下面的程式碼也是有效的：

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pmovie = &amovie;

指標 pmovie 的值將被賦為物件 amovie 的地址。

現在，讓我們看另一個混合了指標和結構體的例子，它將引出一個新的運算子：箭頭運算子（->）。

 
// pointers to structures
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
using namespace std;

struct movies_t {
  string title;
  int year;
};

int main ()
{
  string mystr;

  movies_t amovie;
  movies_t * pmovie;
  pmovie = &amovie;

  cout << "Enter title: ";
  getline (cin, pmovie->title);
  cout << "Enter year: ";
  getline (cin, mystr);
  (stringstream) mystr >> pmovie->year;

  cout << "\nYou have entered:\n";
  cout << pmovie->title;
  cout << " (" << pmovie->year << ")\n";

  return 0;
}
 
Enter title: Invasion of the body snatchers
Enter year: 1978
 
You have entered:
Invasion of the body snatchers (1978)

箭頭運算子（->）是一個解引用運算子，專門用於指向含有成員的物件的指標。這個運算子用於直接從物件的地址訪問其成員。例如，在上面的例子中：

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pmovie->

在所有方面，都等同於：

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(*pmovie).

pmovie->title 和 (*pmovie).title 這兩個表示式都是有效的，都訪問了由名為 pmovie 的指標所指向的資料結構的成員 title。這與下面的表示式完全不同：

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*pmovie.

它實際上等同於：

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*(pmovie.title)

這將訪問結構物件 pmovie 中一個假設存在的名為 title 的指標成員所指向的值（但實際情況並非如此，因為 title 不是指標型別）。下表總結了指標運算子和結構成員運算子的可能組合：

表示式求值內容等價於
a.b物件 a 的成員 b
a->b由 a 指向的物件的成員 b(*a).b
*a.b物件 a 的成員 b 所指向的值*(a.b)

巢狀結構體

結構體也可以巢狀，即一個結構體的元素本身是另一個結構體：

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struct movies_t {
  string title;
  int year;
};

struct friends_t {
  string name;
  string email;
  movies_t favorite_movie;
} charlie, maria;

friends_t * pfriends = &charlie;

在上述宣告之後，以下所有表示式都將是有效的：

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charlie.name
maria.favorite_movie.title
charlie.favorite_movie.year
pfriends->favorite_movie.

（順便說一下，最後兩個表示式引用的是同一個成員）。
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